РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ ФИНЛЯНДИИ
ОСОБЕННОСТИ СХЕМНЫХ РЕШЕНИЙ

Рис.1. Схема понижающей подстанции 20/0,4 кВ Рис. 2. Линия на деревянных опорах Рис. 3. ВЛ 0,4 кВ Рис. 4. Управление мачтовым рубильником 0,4 кВ

В «Новостях ЭлектроТехники» № 6(36) 2005 Дмитрий Шаманов и Сергей Соколов рассмотрели особенности распределительных сетей Финляндии: используемые номинальные напряжения, типовые схемы и оборудование подстанций 110/20 кВ, распределительные сети 20 кВ, понижающие подстанции 20/0,4 кВ. В этом материале авторы рассказывают об особенностях финских распределительных сетей 0,4 кВ. Подготовили Дмитрий Шаманов, компания Ensto, г. Москва, Сергей Соколов, «Новости ЭлектроТехники», г. Санкт-Петербург. По материалам статьи Risto Vaittinen, Timo Ylinen «The Advanced Distribution System». Распределительные сети 0,4 кВ Схема распределения Сети 0,4 кВ выполняются трехфазными, четырехпроводными. В основном применяется радиальная схема распределения от понижающих ТП 20/0,4 кВ. Нейтральный провод заземлен на ТП 20/0,4 кВ и в конце каждой ветви или линии длиной более 200 м или на расстоянии не более 200 м от конца линии или ветви, где подключена нагрузка. Распределительная сеть 0,4 кВ построена с использованием самонесущих изолированных проводов, подвешенных на деревянных опорах. Эта система была разработана финскими сетевыми компаниями совместно с производителями оборудования в 60-х годах, как альтернатива традиционным неизолированным проводам и кабельным линиям, подвешенным на тросах. Конструкция КЛ и ВЛ 0,4 кВ КЛ 0,4 кВ применяются в основном в городах. Это связано с тем, что в городских условиях недопустимо отчуждение значительных земельных участков для прокладки линии. Также КЛ 0,4 кВ используются, когда требуется обеспечить повышенную надежность и безопасность. Кроме того, КЛ прокладывают там, где требуется сохранить окружающую среду или целостность пейзажа. ВЛ 0,4 кВ построены с использованием самонесущих изолированных проводов (СИП). Линия состоит из 1–5 изолированных проводов, навитых вокруг несущего проводника из алюминиевого сплава. Несущий проводник используется в качестве нейтрального провода. Несущий проводник может быть как голым, так и изолированным. В финских сетях в основном применяется система СИП, состоящая из трех изолированных фазных проводов, навитых вокруг неизолированного нейтрального несущего провода. Изоляция проводников выполнена из полиэтилена высокого давления HDPE (high density polyethylene) или сшитого полиэтилена XLPE (cross-linked polyethylene). Для подвески таких проводов требуются крюки, поддерживающие зажимы, анкерные зажимы и прокалывающие зажимы. ВЛ 0,4 кВ в основном выполняются на деревянных опорах. Система СИП была выбрана для использования на основании сравнения с традиционными ВЛ 0,4 кВ по параметрам надежности, безопасности и простоты монтажа. Основные преимущества системы СИП: меньшее падение напряжения на линии (малое индуктивное сопротивление линии из-за близости фаз); повышенная безопасность для эксплуатирующего персонала и посторонних лиц; повышенная надежность и практически полная независимость работы линии от погодных условий; пониженные индуцированные грозовые перенапряжения; экономия на высоте подвеса (опоры меньшей высоты); малая ширина просеки в лесных массивах; возможность монтажа в узких проходах; возможность расширения сети без значительной реконструкции; возможность монтажа на одних и тех же опорах нескольких линий 0,4 кВ или совместного монтажа с линией 20 кВ.

Пропитанные деревянные опоры используются в электрических сетях более ста лет. В Финляндии сегодня установлены и находятся в эксплуатации более 7 миллионов деревянных опор. Пропитанные деревянные опоры используются для линий с напряжением от 0,4 кВ до 110 кВ. Древесина была выбрана как материал для стоек по многим причинам.

Дерево – это прочный, эластичный и, что самое важное, легкий материал. Так, удельная масса пропитанной древесины составляет 700 кг/м³. Девятиметровая опора с прочностью на изгиб на вершине стойки 8,2 кН весит всего 300 кг. Деревянные опоры выдерживают грубую перегрузку и легче транспортируются. Установка и монтаж деревянных опор могут выполняться без грузоподъемных механизмов. Кроме того, деревянные опоры не требуют фундаментов и на них легко взбираться обслуживающему персоналу. Следует отметить, что в Финляндии на ВЛ не применяются бетонные пасынки – опора непосредственно заглубляется в землю. Деревянные опоры не требуют обслуживания в течение срока эксплуатации длительностью несколько десятков лет. Срок службы качественно изготовленной деревянной опоры превышает нормативный срок службы ВЛ в целом.

Деревянная опора обеспечивает значительное изоляционное расстояние с точки зрения импульсных перенапряжений (грозоупорность), может гасить силовую дугу перекрытия и обеспечивает высокое сопротивление цепи замыкания на землю. Эти свойства используются для снижения числа грозовых отключений ВЛ и обеспечения безопасности.
Импульсная прочность тела деревянной опоры более 200 кВ/м. Такое свойство крайне полезно в районах с высокой грозовой активностью. Удар молнии даже на значительном расстоянии от линии может индуцировать на ВЛ перенапряжения с амплитудой в сотни киловольт. Наличие деревянных опор исключает перекрытия изоляции и отключение линии в таких случаях.
Высокое сопротивление деревянных опор обеспечивает повышенную безопасность линий для людей при возникновении повреждения основной изоляции. Сопротивление тела опоры сильно зависит от увлажнения. Например, минимальное сопротивление влажной сосны составляет порядка 20 кОм/м, а сухой в среднем в 100 раз больше.
Высокое сопротивление древесины и высокое переходное сопротивление при прикосновении человека к опоре с поврежденной изоляцией ограничивают ток через человека значениями, не опасными для жизни (40–100 мА).

Сопоставление затрат на строительство и эксплуатацию показывает, что для ВЛ напряжением до 110 кВ деревянные опоры наиболее экономичны. Другие типы опор (железобетонные, стальные) в 1,5–2,5 раза дороже, чем деревянные. Для сложных грунтов и местностей, где нет дорог для проезда грузоподъемных механизмов, отсутствие затрат на фундаменты и легкость транспортировки деревянных опор делают их еще более экономичными.

Основной целью автоматизации является повышение надежности электроснабжения потребителей за счет быстрой ликвидации повреждений и восстановления питания.

В Финляндии подстанции 110/20 кВ оборудованы устройствами дистанционного управления и не имеют постоянного дежурного персонала. Автоматизированные подстанции, принадлежащие отдельной сетевой компании, объединены в единую систему управления. Однолинейная схема каждой такой подстанции может быть отображена на мониторе компьютера. Диспетчер владеет всей информацией о состоянии объекта и имеющих место аварийных и оперативных событиях. Автоматизированная система обеспечивает дистанционное управление силовыми выключателями, устройствами РПН и разъединителями.

В ключевых точках сети используются дистанционно управляемые разъединители 20 кВ (снабженные камерами для гашения дуги) для ускорения процесса восстановления электроснабжения после отключения повреждения. Такой подход обеспечивает ограничение количества отключаемых потребителей, оптимизацию распределения нагрузки, снижение потерь, повышение уровня безопасности обслуживания. Генеральной политикой является установка таких разъединителей на главном фидере питания, так как недоотпуск электроэнергии быстро уменьшается с увеличением их числа.

Использование микропроцессорных защит обеспечивает быстродействующее селективное отключение повреждения, самотестирование защит с выдачей сигнала о неисправности, осциллографирование аварийного процесса и предшествующего ему нормального режима. Осциллограммы аварии могут быть дистанционно переданы на диспетчерский пункт, проанализированы, и на их основе может быть рассчитано расстояние до места повреждения.

Несмотря на неблагоприятные климатические условия в Финляндии, цена на электроэнергию в ней самая низкая в Европе. Одна из причин этого – экономически и технически обоснованные решения, положенные в основу разработки, строительства и эксплуатации сетей.
Унификация оборудования, его удешевление при массовом производстве обеспечивает снижение капиталовложений на этапе строительства и издержек в эксплуатации. Упрощение сетевого оборудования и повышение его надежности стали причиной уменьшения в 4 раза числа отключений за 30-летний срок эксплуатации. Достигнутый нашим северным соседом результат впечатляет и наводит на размышления об использовании его опыта.